多喷嘴对置式气化炉烧嘴损坏原因浅析



多喷嘴对置式气化炉烧嘴损坏原因浅析

多喷嘴对置式水煤浆气化工艺属于气流床气化工艺，质量分数约为65％的水煤浆由煤浆给料泵加压后与体积分数在99.6％以上的高压氧气通过4只在同一水平面的工艺烧嘴对喷进入气化炉，经对喷撞击形成6个特征各异的流动区，即射流区、撞击区、撞击流股、回流区、折返流区和管流区，利用煤部分氧化(燃烧)释放的热量，维持在该煤种的灰熔点温度以上进行气化反应。反应温度一般约为1 350℃，反应过程非常迅速，一般在4～10 s内完成。气化炉内工艺条件苛刻，易导致烧嘴损坏。现从工艺条件入手，分析烧嘴损坏的原因。

1　烧嘴回火

烧嘴回火的主要原因在于原料煤的煤质异常、黏温特性较差、操作弹性较小，温度小幅波动就会导致渣口压差升高。当液态渣的黏度增大后，渣在炉壁表面流动至烧嘴口处积聚，导致烧嘴物料喷出受到影响，从而形成回火。烧嘴回火烧蚀主要受短时间内小股火焰所致。正常情况下，火焰出口角度与烧嘴出口形成的渣膜会形成一种动态平衡，但当平衡被破坏时，高温火焰撞击烧嘴，长时间回火就会烧坏烧嘴。由于火焰反弹是一种不稳定状态，表现为点状行为，所以回火损坏位置无规律可循。

另外，轻质浇注料在高温气氛下很容易粉化，在出现压力波动和物料反冲时，该薄弱的保护作用即被破坏。当高速火焰外缘与毛刺状厚薄不均的渣膜接触后，一部分火焰被折射回来并撞击到烧嘴的端面，引起烧嘴的安装法兰温度升高，烧嘴断面会有深坑状的损坏，其寿命大幅缩短，情况严重时会造成烧嘴烧穿事故的发生。

2　水煤浆浓度升高

水煤浆浓度升高时，氧气流量也应相应增大，此时烧嘴端面的氧气浓度升高，氧化反应剧烈，对烧嘴头部的损坏加剧。当水煤浆浓度升高时，水煤浆含固量升高，水煤浆通道磨损加剧，烧嘴的头部受冲刷最为严重。水煤浆通道发生变化后，轻者导致烧嘴的雾化效果变差，严重时可能因烧嘴偏喷严重而导致气化炉本体或内件损坏。

3　烧嘴结构不合理

无论是中心氧还是水煤浆及外氧的流通面积，均需要满足各自介质的流量要求，在供应压力允许的情况下，力争达到必要的混合雾化效果。当烧嘴结构不合理时，物料的流量发生变化，会导致各反应区域发生偏移。中心氧流量太大时，会使预混合区的混合物流速增大，造成中心管出口处的磨损加剧，造成烧嘴寿命缩短。

烧嘴附近存在较严重的回流区，因烧嘴的上部及两侧均有渣膜保护，因此烧蚀较轻。但进入回流区的产物不仅有CO和H2，还有高温熔渣，这些细小的高温熔渣在富氧环境下以一定角度撞击烧嘴端面，从而造成烧嘴端面的烧蚀。

4　结语

宁波中金石化有限公司的气化装置在105％负荷下长期稳定运行后，为进一步提高生产能力，将气化装置生产负荷提高至110％。生产负荷提高后，对烧嘴的氧气通道进行了相应调整:环氧通道由41.0 mm调整为42.0 mm，中心氧通道从9.0 mm调整为9.5 mm。烧嘴尺寸调整后，入炉氧气压力下降0.2 MPa，氧气流速下降10 m/s。通过对烧嘴和耐火砖的观察，烧嘴的尺寸还有进一步修改的余地。此外，降低气化炉的操作温度可以降低烧嘴头部温度和氧气浓度，有利于延长烧嘴的使用寿命。同时，应该选用黏温特性好的煤种，控制好水煤浆质量，使烧嘴的使用寿命有质的提升。

(宁波中金石化有限公司浙江镇海315200杨路)